關于結構實體鋼筋保護層厚度檢測的分析

陳建敏

（福州市晉安區建設工程材料監督檢測中心）

關于結構實體鋼筋保護層厚度檢測的分析

陳建敏

（福州市晉安區建設工程材料監督檢測中心）

我們都知道，鋼筋保護層在鋼筋混凝土構件當中發揮著非常重要的作用，但是鋼筋保護層到底有什么租用，選擇多大的保護層才適合，鋼筋怎么樣才能充分發揮它原有的力學特性呢，筆者從鋼筋與混凝土相互作用的受力原理，根據多年的工程檢測經驗，探討了鋼筋保護層的重要性以及檢測方法。

鋼筋保護層厚度；檢測與分析；粘結錨固性；耐久性

現代建筑離不開鋼筋混凝土，要使鋼筋和混凝土能夠更好地工作，提高鋼筋混凝土的強度和耐久性，那么保護層的作用是顯而易見的，本文通過對于鋼筋保護層厚度的作用、相應的規范要求作了相關闡述，通過板面負彎矩區鋼筋保護層厚度的檢測為例，結合工程中的實測結果與驗收評定過程中遇到的一些問題作了相關的研究與探討。

1　鋼筋保護層厚度的作用

鋼筋混凝土結構中鋼筋保護層厚度的作用主要有兩個方面：

1.1粘結錨固性能要求

鋼筋和混凝土之間存在著非常強的粘結力。在計算的時候，鋼筋混凝土構件通常是被看作一個整體來承受外荷載。與此同時，因為混凝土的抗拉強度比較低，所以只需要考慮混凝土所承擔的受壓應力，而拉應力全部通過鋼筋承擔。對于受力構件的截面設計來說，受拉鋼筋距離受壓區越遠，它單位面積的鋼筋所能夠承擔的外部彎矩也會越大，這樣鋼筋也會發揮出更高的效率，確保鋼筋能夠與混凝土一同受力，充分發揮出設計所需要的強度。為了使得受力鋼筋跟握裹層的混凝土之間有一定的粘結力，混凝土應該具有一定的相對厚度。所以，錨固設計當中的粘結強度與錨固長度，均是以保護層厚度大于等于受力筋直徑為前提的。

1.2耐久性要求

鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的主要原因是混凝土炭化（或稱中性化）和氯粒子侵蝕在銹蝕的發生和發展過程中，鋼筋的位置及保護層的厚度直接影響著鋼筋的起始銹蝕時間和銹蝕程度，為了確保鋼筋在設計期限內不產生威脅到結構安全的銹蝕，混凝土的強堿性環境可以使得鋼筋表面形成比較穩定的保護膜，使鋼筋免于銹蝕。鋼筋如果發生銹蝕，說明其保護膜發生了破壞，也就是混凝土的碳化。因為混凝土的碳化使得堿度降低，失去了其保護的作用，當碳化到達鋼筋表面的時候，在潮濕的環境當中極易發生電化學腐蝕。鋼筋混凝土結構耐久性的年限可以參考下面的公式：

式中：t——鋼筋混凝土構件的剩余年限（年）；

t0——在檢測碳化深度的時候，結構的齡期（年）；

D——受力鋼筋的保護層厚度（cm）；

X——檢測時候的碳化深度（cm）。

2　規范要求

依據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）第8.2.1條，縱向受力的普通鋼筋及預應力鋼筋，其混凝土保護層厚度不應小于鋼筋的公稱直徑，且應符合表1的規定。

表1　混凝土保護層的最小厚度（單位：mm）

結合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）附錄E，在進行鋼筋保護層厚度檢測的時候，縱向受力鋼筋的保護層厚度所要求的偏差，在梁類構件當中為+10mm，-7mm；在板類構件中為+8mm，-5mm。對梁類與板類構件縱向受力鋼筋的保護層厚度應該分別進行驗收工作：如果全部檢測的合格點率在90%或者以上的時候，應該定為合格；如果合格點率小于90%但是大于等于80%的時候，需要再抽取同樣數量的構件進行檢測，當兩次綜合計算合格點率為90%或者以上的時候，仍為合格。每次抽檢結果當中不合格點的最大偏差都不應該大于以上規定允許偏差的1.5倍。

3　鋼筋保護層厚度的檢測

3.1檢測位置及數量

鋼筋保護層厚度檢測的結構位置，應該通過監理（建設）、施工等各個方面結合構件的重要程度共同決定；對于梁類、板類構件，應該抽取構件數量的2%并且大于等于5個構件進行監測，如果存在懸挑構件，所抽取的構件當中懸挑類構件所占據的比例不應該小于50%，板類構件的測試點數量不應該少于6個，梁類構件測試點的數量應該由實際的配筋數來決定。

3.2檢測儀器及操作方法

鋼筋保護層厚度的檢驗可以選用鋼筋掃描儀普測與局部開槽相互融合的方式。在實際的操作過程中，經常會遇到儀器讀數跟實際存在較大偏差的現象，主要原因是：①儀器自身的精準度；②檢驗人員的操作方式；③結構內部鋼筋配置比較密的時候，相互之間產生了干擾。

現如今經常使用的鋼筋保護層厚度檢測儀器有大北京大地華龍的鋼筋位置測定儀DJGW-2A掃描型、北京智博聯科技有限公司的R620混凝土鋼筋檢測儀等。結合筆者的使用情況，在實際的操作過程中應該注意參數的設置，特別是限值（測量值比該設置值小的時候，儀器會發出提示聲音）的設置非常重要，在測試的時候應該先取中間值（40mm）掃描，對于沒有檢測到的地方，在按照限值去小值（30mm）或者大值（70mm）進行針對性的測試。

3.3檢測時遇到下列情況之一時，應采用鉆孔、剔鑿等方法驗證

（1）鋼筋布置數量、位置跟設計存在比較大的偏差或沒有資料可參考的時候；

（2）選用具有鐵磁性原材料配置的混凝土；

（3）混凝土的含水率比較高或者混凝土的材質跟校準試件的偏差較大；

（4）飾面層的電磁性能跟混凝土有較大的差距；

（5）鋼筋和混凝土的材質跟校準試件存在明顯的差異。

3.4實測結果匯總

近幾年來，我在實際工程檢測中，對板面負彎矩區鋼筋保護層厚度的大量實測結果進行匯總，統計如表2。

表2　板面負彎矩區鋼筋保護層厚度實測結果匯總

4　分析

（1）從錨固與耐久性這兩個方面來看，保護層的厚度越大越好，但是從受力這一方面來看恰恰相反。鋼筋在混凝土結構當中的抗力大多體現為抗彎承載力，在截面高度已經確定的前提下，保護層厚度增大，截面的有效高度就會減小，鋼筋的抗彎承載力也會降低，導致構件的抗性受到一定的影響。所以，應該滿足保護層厚度的最低限制要求。在確定混凝土保護層厚度的時候，應該區別結構所在的環境（室內正常的環境還是露天環境或者是高濕度的環境）、構件的種類，并且要考慮到混凝土強度等級的影響。經過試驗研究調查與統計可以得出，混凝土的強度等級為C20的時候，50年的平均碳化深度為25mm，該數值可以用作混凝土厚度的基本取值，并且以此數值為基礎，得出各種情況之下保護層的最小厚度。這些數值的確定，還需要取決于建筑工程長期效果調查的結果。

（2）在實際的工程設計當中，圖紙的結構說明通常只是簡單標明板類構件的鋼筋保護層厚度取值為15mm，這將會給工程的驗收帶來一定的問題。以C25混凝土在一類環境當中為例，板厚取15mm，即板的允許保護層厚度范圍為10～23mm，最大偏差不應大于規定允許偏差的1.5倍，即+12mm，-7.5mm，那么最大允許的范圍就是7.5～27mm。結合上述實際工程檢驗的結果來看，板類構件的負彎矩區域鋼筋保護層厚度值通常分布在31～40mm的范圍內。

（3）結合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）中的規定，混凝土實心板的粗骨料粒徑的最大值不應該超過板厚的1/3，而且不可以超過40mm。在實際的施工過程中，以自拌的混凝土來說，其粗骨料的粒徑通常為20～40mm，假如控制板面的負彎矩區鋼筋保護層厚度以15mm為基礎，那么就意味著負筋上面的混凝土是以浮漿為主，其級配就會變差，極易使得板面出現裂縫，導致保護層的失去其作用。綜合多年來混凝土現澆板裂縫檢驗的結果來看，如果當板面負筋保護層的厚度小于等于40mm的時候，板頂區的工作效果比較好，當保護層厚度超過40mm而且普遍比較大的時候，頂板的負彎矩區會容易出現裂縫。

5　結語

在對鋼筋的保護層厚度進行檢驗的時候，應該選用儀器與開鑿相互結合的方式，要驗證好儀器的檢測精度。為了使得《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）能夠真正的落實到實際的驗收工作當中（特別是評優工程），使得質量驗收部門做到有據可依，方便操作，針對板類構件的負彎矩區鋼筋保護層的厚度值，設計部門應該在圖紙的結構設計說明當中單獨提供出其合理的取值范圍。

[1]張福生.鋼筋的混凝土保護層厚度檢測問題的探討[J].工程質量，2008（06）.

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[3]張會武，喬紅艷.結構實體鋼筋保護層厚度超標的危害和預防[J].建筑工人，2007（11）.

TU755.3+2

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1673-0038（2015）39-0016-02

2015-9-9